Anglies nanovamzdeliai: optinis atsakas | NPP Azijos medžiagos

Anglies nanovamzdeliai: optinis atsakas | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Tam tikrais dažniais anglies nanovamzdelio viduje padidinamas elektrinis šviesos laukas.

Mokslininkai sukūrė daugybę sudėtingų metodų, naudojančių lazerius ar magnetinius spąstus atomų ir molekulių ribojimui. Alternatyvus požiūris, pagrįstas protinga chemija, yra įterpti molekules, tokias kaip anglies sagtys (C 60 ), į siaurą anglies nanovamzdelio vidų, ir ištirti, kaip šis uždarumas veikia molekulės judėjimą ir savybes.

Optinė spektroskopija yra naudinga tiriant tokias kapsules sudarančias molekules, tačiau anglies atomai nanovamzde gali pakeisti šviesos intensyvumą iki galo nesuprantamais būdais. Atlikdami modeliavimą, naudodamiesi Japonijos superkompiuteriu „Earth Simulator“, Hong Zhang iš Sičuano universiteto Kinijoje ir Yoshiyuki Miyamoto NEC Japonijoje 1 ištyrė, kaip padidėja šviesos elektrinis laukas kelių tipų anglies nanovamzdelių viduje.

Komanda pritaikė metodą, vadinamą nuo laiko priklausančio tankio funkcine teorija, norėdama ištirti, kaip skirtingo chirališkumo anglies nanovamzdelių elektronai (kaip vamzdis sukti) reaguoja į elektrinius laukus, svyruojančius dideliais dažniais, kaip jie veikia ir šviesoje. Svarbus naujas jų darbo aspektas yra tai, kad jie apskaičiavo elektronų atsaką, kai šviesos elektrinis laukas buvo poliarizuotas statmenai anglies nanovamzdelio išilginei ašiai - geometrijai, vadinamai „kryžmine poliarizacija“.

Jie nustatė, kad tam tikriems rezonansiniams šviesos dažniams, būtent tiems, kurie sužadina kai kuriuos nanovamzdelio valentinius elektronus į laidumo juostą, anglies nanomėginio vamzdžio centre esantis elektrinis laukas buvo dvigubai didesnis nei šviesos (1 pav.). „Metalinių nanovamzdelių elektronai turėtų visiškai apsaugoti elektrinį lauką nanovamzdelių viduje“, - sako Miyamoto. „Tačiau šiuose puslaidininkiniuose nanovamzdeliuose laukas nėra lygus nuliui ir rezonansiniame dažnyje kai kurie elektronai virpa su didele amplitude. Tai sukuria „anti-lauką“ nanovamzdelio viduje, kuris yra stipresnis už šviesos lauką ir priešinga kryptimi. “

Image

1 pav. Skaičiavimai rodo, kad kai šviesa poliarizuota ir jos elektrinis laukas yra statmenas anglies nanovamzdelio ilgiui, elektrinis laukas nanovamzdelio viduje gali būti sustiprintas tam tikrais dažniais.

Zhang ir Miyamoto rezultatai rodo būdą, kaip padidinti optinį elektrinį lauką molekulės, įdėtos į anglies nanovamzdelį, ir gali būti įdomus tais atvejais, kai nanovamzdeliai naudojami kaip miniatiūrinės antenos. Be to, jų skaičiavimo technika galėtų būti taikoma ir kitoms problemoms, kai anglies nanovamzdeliai yra veikiami greitai kintančių elektrinių laukų.

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.